DE3153042C2 - Vorrichtung zur Kühlung der Wandung eines Schachtofens, insbesondere Hochofens - Google Patents

Description

55

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung der Wandung eines Schachtofens, insbesondere Hochofens, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derzeit gilt als eine der wichtigsten Aufgaben der Metallurgie von heute die Verlängerung der Lebensdauer von hüttenmännischen öfen durch eine Verbesserung der Standfestigkeit der gekühlten Wände, wodurch die Häufigkeit von teueren Generalreparaturen herabgesetzt und das Betreiben der öfen erleichtert wird.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur Kühlung der Ofen

wandung mit Kühlrohren bekannt, die nach der Höhe und am Umfang des Ofenschachtes angeordnet, miteinander Ober die gesamte Länge mittels metallischer Platten verschweißt und an ringförmigen Sammelleitungen zur Kühlmittelzuführung und -ableitung angeschlossen sind, welche im Unter- und Oberteil des Ofens vorgesehen sind OP-AS 45-14642).

Unter dem Ausdruck »Kühlrohre« werden im folgenden Rohre verstanden, durch welche ein Kühlmittel fließt und welche dem Wärmeentzug von Einlagen der Ofenwandung dienen.

Die Kühlung der Ofenwandung bei der bekannten Vorrichtung findet durch Zuführung des Kühlmittels aus dem ringförmigen Zufuhrsammler zu jedem Kühlrohr statt, in welchem das Kühlmittel den zwischen diesen Rohren befindlichen feuerfesten Einlagen die Wärme entzieht und als warmes Wasser (bei der Durchflußkühlung) bzw. warmes Dampf-Wasser-Gemisch (bei der Verdampfungskühlung) in den ringförmigen Ableitungssammler gelangt

Diese bekannte Vorrichtung ist schwankenden Wärmebelastungen ausgesetzt die während des Ofenbetriebes auftreten, so daß sich jeweils Änderungen der geometrischen Maße der Vorrichtung selbst ergeben. Es ist zu beachten, daß die Vorrichtung am Panzer der Ofenwandung befestigt ist dessen geometrische Maße im Betrieb praktisch konstant bleiben. Die genannten Wärmebelastungen können ein Abreißen der Kühlrohre von den metallischen Platten sowie eine Störung der Gasdichtheit der Vorrichtung im ganzen bewirken.

Die Beschädigung eines der Kühlrohre zieht eine Störung der Wirkungsweise der gesamten Vorrichtung nach sich, weil die Kühlrohre durch den gemeinsamen ringförmigen Zufuhr- und Ableitungssammler miteinander verbunden sind.

Hinzu kommt daß infolge einer großen Länge der Kühlrohre eine bedeutende Wärmedehnung eintritt die durch besondere Einrichtungen auszugleichen ist.

Dadurch, daß die metallischen Platten längs der Achse der Kühlrohre angeordnet sind, die parallel zum Panzer der Ofenwandung in Querrichtung verlaufen, werden die feuerfesten Einlagen lediglich mit der halben Oberfläche der genannten Kühlrohre abgekühlt wodurch die Einlagen leicht brechen.

Es ist des weiteren eine Vorrichtung zur Kühlung der Schachtofenwandung bekannt die hier zum Prototyp genommen ist und die über den Umfang der Ofenwandung angeordnete und an deren Panzer befestigte Pakete aufweist die aus Kühlrohren und dazwischen angeordneten feuerfesten Einlagen bestehen (SU-Erfinderschein 2 22 410).

Bei der bekannten Vorrichtung verläuft jedes Kühlrohr über die ganze Höhe der Kühlzone des Ofenschachtes, wobei die Wirk- und Seitenfläche der Kühlrohre zwecks besseren Haltens der feuerfesten Einlagen verzapft sind.

Das Kühlmittelzufuhrrohr mündet bei der bekannten Vorrichtung ins Kühlrohr ein.

Ein Kühlmittel gelangt über das innere Rohr in den unteren Teil des Kühlrohres, entzieht diesem die aus dem Ofen stammende Wärme, erwärmt sich und bewegt sich unter natürlichem Druck über einen zwischen der Wandung des Kühlmittelzufuhrrohres und der Kühlrohrwand bestehenden Spalt nach oben. Das Kühlmittel gelangt anschließend in an der Außenseite der Ofenwandung verlegte Ableitungsrohre.

Sobald nun eines der über die ganze Höhe der Kühlzone des Ofenschachtes verlaufenden Kühlrohre ausge-

3 4

fallen ist, bleibt ein großer Abschnitt des Panzers ohne wesentlich zu vermindern und somit eine eventuelle Kühlung, wodurch er überhitzt und eventuell bricht Überhitzung des Ofenpanzers wegen der Wechsehvir-

Diese Vorrichtung zur Kühlung der Schachtofenwan- kung mit den Einsatzstoffen und Ofengasen sowie eine duag ist im Bau und in der Montage, insbesondere aber Deformation des Panzers und dessen nachfolgenden bei Generalreparaturen, kompliziert, wocurch eine gute 5 Bruch zu vermeidea

Qualität der Bau- und Montagearbeiten erschwert und Es empfiehlt sich, die benachbarten Sektionen der

die Betriebsfähigkeit der Vorrichtung im ganzen beein- Vorrichtung vertikal relativ zueinander zu versetzen, so trächtigt wird. " daß die Ausschnitte im Ofenpanzer für die Herausfüh-

Hinzu kommt, daß bei dieser Vorrichtung zur Küh- rung der Kühlrohre auseinander gezogen werden lung der Ofenwandung die zwischen den Kühlrchren 10 können und somit die Festigkeit des Ofens verbessert angeordneten feuerfesten Einlagen eine geringe Stand- wird.

festigkeit aufweisen. Es ist vorteilhaft, wenn die Kühlrohre jeder Sektion

Dies hängt damit zusammen, daß infolge der Schleif- parallel zum Ofenpanzer unter einem Winkel zwischen und der chemischen Wirkung des Möllers im mittleren 30 und 75° zu dessen Mantellinie verlaufen, wodurch ein Teil der gekühlten Wandung (der Höhe nach) der stärk- 15 Wärmekontakt sämtlicher Kühlrohre eines Paketes mit ste Bruch der feuerfesten Einlagen stattfindet, wobei dem Gasstrom innerhalb des Ofens auch bei ungleichwegen Fehlens einer Stütze der gesamte höher liegende mäßiger Verteilung über den Ofenquerschnitt herge-Abschnitt dieser Einlagen ebenfalls schnell zerstört stellt wird.

^w'^rd· Ein maximaler Neigungswinkel von 75°, den die

Die geringe Verschleißfestigkeit der feuerfesten Ein- 20 Kühlrohre relativ zur Mantellinie des Panzers bei der lagen ergibt eine Berührung der nicht geschützten Ab- Verdampfungskühlung bilden, ist dadurch bedingt daß schnitte des Ofenpanzers mit heißen Einsatzstoffen und bei einem größeren Neigungswinkel bei natürlichem Ofengasen unter nachfolgender Überhitzung und De- Kreislauf kein nützlicher Druck entsteht und praktisch formation des Panzers. kein Kreislauf stattfindet

Hinzu kommt daß bei der bekannten Vorrichtung der 25 Hinzu kommt, daß die Dampfphase an der oberen Unterteil jedes Kühlrohres den größten Querschnitt Mantellinie der Kühlrohre zu liegen kommt wodurch aufweist und daß folglich in diesem Rohrteil die Laufge- sich deren Überhitzung und Durchbrennen ergeben, schwindigkeit des Kühlmittels die geringste sein wird, Der kleinstmögliche Neigungswinkel der Kühlrohre

was unvermeidlich ein Verschlammen dieser Abschnitte ist dadurch bedingt daß alle Kühlrohre in jeder Sektion und deren Durchbrennen wegen gestörter Kühlung her- 30 von einem über den Umfang des Ofens ungleichmäßig beiführt verteilten Gasstrom gekreuzt werden sollten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- Bei allgemein verwendeten Sektionsmaßen kreuzt

richtung zur Kühlung der Wandung eines Schachtofens, der Gasaufstrom alle Kühlrohre der gegebenen Sektion insbesondere Hochofens, zu schaffen, bei der die Kühl- bei einem kleinstmöglichen Neigungswinkel von nicht rohrpakete derart ausgeführt sind, daß sich die Möglich- 35 über 30°. Sollte der Neigungswinkel weniger als 30° keit für eine Verlängerung der ununterbrochenen Be- betragen, werden nicht sämtliche Kühlrohre der Sektriebszeit der Vorrichtung unter gleichzeitiger Verbes- tion vom Gasstrom gekreuzt, woraus eine hohe Überserung der Gasdichtheit und Senkung des Arbeitsauf- hitzung der einen und eine mangelhafte Erwärmung der wandes im Bau und in der Montage der Vorrichtung anderen Kühlrohre bei eventuellen Temperaturgefälle bietet 40 resultieren kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß bei einer Es ist günstig, in jedem Teil des metallischen Bleches

Vorrichtung zur Kühlung der Wandung eines Schacht- je einen Einschnitt vorzusehen, durch welchen das Kühlofens, insbesondere Hochofens, mit Paketen, die am rohr an diesem Teil des Bleches angeschweißt wird. Umfang der Ofenwandung angeordnet an deren Panzer Dank dieser konstruktiven Ausführung der erfin-

befestigt und durch Kühlrohre und dazwischen ange- 45 dungsgemäßen Vorrichtung werden eine zuverlässige ordnete feuerfeste Einlagen gebildet sii.d, gemäß der Kühlung des Bleches, eine hohe Gasdichtheit der VorErfindung jedes Paket der Höhe nach in einzelne Sek- richtung sowie ein zuverlässiger Schutz des Ofenpantionen geteilt ist von welchen jede Sektion Kühlrohre zers gegen Überhitzung und nachfolgende Deformation einschließt die an einem metallischen Blech ange- gesichert

schweißt sind, das innerhalb dieser Sektion in einzelne 50 Die Teile des metallischen Bleches können in Quer-Teile eingeteilt ist richtung plan sein, wenn es sich um öfen mit einem

Dadurch, daß das Paket in einzelne Sektionen und das hohen Inhalt oder öfen mit flachen Wänden handelt metallische Blech in einzelne Teile eingeteilt sind, bietet und bei öfen mit einem kleinen Inhalt kann jeder Teil sich die Möglichkeit für den Ausgleich sämtlicher, beim des metallischen Bleches in Querrichtung bogenförmig Betreiben der Vorrichtung entstehender Spannungen 55 ausgestaltet sein, wobei der Krümmungshalbmesser mit unter voller Ausschließung beliebiger Deformationen dem Halbmesser der Kreislinie des Ofenpanzers im entder Kühlrohre. Dank dieser Ausführung der erfindungs- sprechenden Querschnitt übereinstimmt, gemäßen Vorrichtung wird eine lange ununterbrochene Diese Ausführung der Vorrichtung gestattet es, den

Betriebszeit unter gleichzeitiger Verbesserung der Gas- Spalt zwischen dem Ofenpanzer und den metallischen dichtheit und Senkung des Arbeitsaufwandes beim Bau 60 Blechen der Vorrichtung besser auszufüllen und deren und bei der Montage gewährleistet Montage zu vereinfachen.

Es ist vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Vorrich- An der Stelle, an welcher zwei benachbarte Sektionen

tung zur Kühlung der Ofenwandung die vertikal be- vertikal aneinander anstoßen, ist ein Teil des metallinachbarten Sektionen relativ zueinander so anzuord- sehen Bleches jeder unteren Sektion vorzugsweise L-nen, daß die Kühlrohre und die feuerfesten Einlagen 65 förmig ausgestaltet, wodurch die Standfestigkeit jeder schachbrettartig versetzt sind. feuerfesten Einlage verbessert wird; sollten jedoch die

Diese konstruktive Ausführung der Vorrichtung er- Einlagen zerstört werden, fungiert der in dieser Weimöglicht es, den Verschleiß der feuerfesten Einlagen se ausgebildete Unterteil des metallischen Bleches

5 6

als Stützelement für einen im Ofen entstehenden An- Der zwischen dem Ofenpanzer 9 (Fig.6) und den

satz. Sektionen 1 der Pakete bestehende Spalt ist mit einem

An den horizontalen Abschnitten des L-förmigen Tei- Dehnungsausgleichmaterial in üblicher Technologie

les des metallischen Bleches sind die Kühlrohre ange- ausgefüllt

schweißt, so daß eine gute Abkühlung dieser Abschnitte 5 Die benachbarten Sektionen 1 (F i g. 7) sind vertikal

und folglich deren hohe Standfestigkeit sichergestellt relativ zueinander versetzt, so daß die Ausschnitte im ';

wird. Ofenpanzer 9 für die Kühlmittelzufuhr- 4 und -ablei-

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer er- tungsrohre 5 auseinandergezogen werden können und ΐ

findungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung der Ofen- somit dessen Standfestigkeit erhöht wird. ä

wandung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in io Die Kühlrohre 3 (Fig. 8, 9) sind parallel zum Ofen- |

diesen zeigt panzer 9 unter einem Winkel von 30 bis 75° zu dessen |

Fig. 1 schematisch eine Gesamtansicht einer Sektion Mantellinie angeordnet, wodurch die Ableitung eines I

für ein Paket einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Dampf-Wasser-Gemisches bei der Verdampfungsküh- |

Abkühlung der Ofenwandung ohne Panzer mit einem lung verbessert und folglich die Betriebsfähigkeit der I

Teilschnitt durch feuerfeste Einlagen; 15 Vorrichtung erhöht wird.

F i g. 2 die Vorrichtung von F i g. 1 mit einem Panzer Die metallischen Bleche 2 können je nach der Form

der Ofenwandung in Seitenansicht, des Ofenpanzers 9 entweder plan oder bogenförmig mit ;.

F i g. 3 eine Variante der Verbindung eines Teiles ei- einem Krümmungshalbmesser, welcher dem Halbmes- §

nes metallischen Bleches mit Kühlrohren durch Schwei- ser der Kreislinie des Panzers der Ofenwandung ent- V

Ben durch einen Einschnitt, 20 spricht, ausgebildet sein, wodurch eine bessere Auffül-

F i g. 4 eine weitere Variante der Verbindung eines lung des Spaltes 10 zwischen dem Ofenpanzer 9 und der ,

Teiles eines metallischen Bleches mit Kühlrohren durch Sektionen 1 der Vorrichtung zur Abkühlung der Ofen- ■,

Schweißen, wandung erzielt wird.

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungs- An den Stellen, an welchen zwei benachbarte Sektiogemäßen Vorrichtung zur Kühlung der Ofenwandung 25 nen 1 (F i g. 5,6) vertikal aneinander anstoßen, ist jeder unter schachbrettartiger Anordnung der Kühlrohre und Teil 7 des metallischen Bleches 2 L-förmig ausgebildet, der feuerfesten Einlagen ohne Panzer mit einem Teil- so daß die Standfestigkeit der feuerfesten Einlagen verschnitt durch die feuerfesten Einlagen; bessert wird. An den horizontalen Abschnitten U des

F i g. 6 die Ausführungsform von F i g. 5 mit einem L-Teiles 7 des metallischen Bleches 2 sind die Kühlrohre

Panzer, in Seitenansicht, 30 3 angeschweißt wodurch eine gute Kühlung und mithin

F i g. 7 eine andere Ausführungsform der erfindungs- hohe Standfestigkeit sichergestellt wird,

gemäßen Vorrichtung zur Kühlung der Schachtofen- Die Kühlrohre 3 sind an den Teilen 7 des metallischen

wandung unter Versetzung der Sektionen vertikal ohne Bleches 2 durch Einschnitte 12 (F i g. 10) angeschweißt.

Panzer mit einem Teilschnitt durch die feuerfesten Ein- Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung der

lagen; 35 Ofenwandung hat folgende Funktionsweise.

F i g. 8 eine weitere Ausführungsform der erfindungs- Ein Kühlmittel gelangt über die Zufuhrrohre 4 in die ;

gemäßen Vorrichtung zur Abkühlung der Ofenwan- Kühlrohre 3, erwärmt sich darin und wird über die Ab-

dung, bei welcher die Kühlrohre parallel zum Ofenpan- leitungsrohre 5 außerhalb des Ofens abgeführt

zer in einem Winkel zu dessen Mantellinie angeordnet Die geschnittenen metallischen Bleche 2 ermöglichen

sind; 40 einen Ausgleich der Wärmedehnung der Kühlrohre 3

F i g. S die Ausführungsform von F i g. 8, in Seitenan- und der feuerfesten Einlagen 6.

sieht, und Darüber hinaus ermöglicht das Anschweißen der

Fig. 10 ein metallisches Blech, das in einzelne Teile Kühlrohre 3 an den metallischen Blechen längs deren

eingeteilt ist und Einschnitte für das Anschweißen der hinteren Mantellinie die vollständigste Ausnutzung der '

Kühlrohre aufweist 45 gesamten Wärmeaufnahmefläche der Kühlrohre 3 für

Die Vorrichtung zur Kühlung der Ofenwandung ent- eine gute Abkühlung der feuerfesten Einlagen 6. Hierbei

hält Pakete, die nach der Höhe in Sektionen 1 (Fig. 1) sind die feuerfesten Einlagen 6 hinter der diametralen

geteilt sind. Jede Sektion 1 (F i g. 1) enthält je ein metalli- Ebene der Kühlrohre 3 angeordnet so daß deren Ver-

sches Blech mit daran angeschweißten Kühlrohren 3, schleiß durch sich nach unten bewegende Einsatzstoffe

welche mit Kühlmittelzufuhr- 4 und -ableitungsrohren 5 50 vermieden ist

(Fig. 2) versehen sind, und feuerfeste, zwischen den Dadurch, daß die Pakete in einzelne Sektionen 1 ein-Kühlrohren 3 angeordnete Einlagen 6 (Fig. Yy inner- geteilt sind, wird bei einer Beschädigung eines der Kühlhalb jeder Sektion 1 wird das metallische Blech 2 in rohre 3 eine Erhitzung des Ofenpanzers 9 längs, ober-Teile 7 eingeteilt Die Sektionen 1 sind entlang der ge- halb und unterhalb der gestörten Sektion 1 ausgeschlossamten Höhe der Kühlzone der Ofenwandung überein- 55 sen. J; ander angeordnet Durch die schachbrettartige Anordnung der Kühlroh- y

Jede Sektion 1 der Pakete ist mittels Befestigungsteile re 3 und der feuerfesten Einlagen 6 innerhalb der verti- £

8 (F i g. 2) am Ofenpanzer 9 befestigt kai benachbarten Sektionen 1 wird einem durchgehen- ||

Fig.3 und 4 zeigen Varianten der Verbindung des den Abrieb der feuerfesten Einlagen der Sektion 1 der ^

metallischen Bleches mit den Kühlrohren durch Schwei- 60 Höhe der Ofenwandung nach durch die Einsatzstoffe |§

Ben. begegnet t-

Die vertikal benachbarten Sektionen 1 (F i g. 5,6) sind Mit der vertikalen Versetzung der benachbarten Sek- (f.

relativ zueinander derart angeordnet, daß die Kühlroh- tionen 1 relativ zueinander erreicht man eine Verminde- j|

re 3 und die feuerfesten Einlagen 6 schachbrettartig rung der örtlichen Spannungen im Ofenpanzer 9 und :'·;

versetzt sind, wodurch sich die Möglichkeit für eine Ver- 65 somit eine erhöhte Festigkeit £

minderung des Verschleißes der feuerfesten Einlagen 6 Dank dem Einsatz des metallischen Bleches 2 wird £;

bietet und eine Überhitzung des Ofenpanzers 9 verhin- eine Überhitzung des Ofenpanzers 9 selbst bei einer ^

dertwird. Beschädigung eines der Kühlrohre 3 verhindert %

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung der Schachtofenwandung gestattet es, die Standfestigkeit der Ofenwände bedeutend zu verbessern, das Reparaturintervall zu verlängern und das Betreiben des Ofens zu vereinfachen.

Dadurch, daß die Sektionen außerhalb des Ofens hergestellt werden können, wird die Dauer von Generalreparaturen verkürzt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

15

20

25

30

40

45

50

55

60

65

Claims (9)

Patentansprache:

1. Vorrichtung zur Kühlung der Wandung eines Schachtofens, insbesondere Hochofens, mit Paketen, s die am Umfang der Ofenwandung angeordnet, an deren Panzer befestigt und durch Kühlrohre und dazwischen angeordnete feuerfeste Einlagen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paket der Höhe nach in einzelne Sektionen (1) to geteilt ist, von welchen jede Sektion (1) Kühlrohre (3) einschließt, die an einem metallischen Blech (2) angeschweißt sind, das innerhalb dieser Sektion (1) in einzelne Teile (7) eingeteilt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikal benachbarten Sektionen

(1) relativ zueinander derart angeordnet sii'd, daß die Kühlrohre (3) und die feuerfesten Einlagen (6) schachbrettartig versetzt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Sektionen (1) vertikal relativ zueinander versetzt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (3) jeder Sektion (1) parallel zum Ofenpanzer (9) unter einem Winkel zwischen 30 und 75° zu dessen Mantellinie verlaufen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teil (7) des metallischen Bleches

(2) einen Einschnitt (12) aufweist, durch welchen das Kühlrohr (3) an diesem Teil (7) des Bleches (2) angeschweißt ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß jeder Teil (7) des metallischen Bleches (2) in Querrichtung plan ausgestaltet ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß jeder Teil (7) des metallischen Bleches (2) in Querrichtung bogenförmig mit einem Krümmungshalbmesser, der dem Halbmesser der Kreislinie des Ofenpanzers (9) im entsprechenden Quer- schnitt entspricht ausgebildet ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stellen, an welchen zwei benachbarte Sektionen (1) vertikal aneinander anstoßen, ein Teil (7) des metallischen Bleches (2) jeder unteren Sektion (1) L-förmig ausgestaltet ist

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß an den horizontalen Abschnitten (11) des L-förmigen Teiles (7) des metallischen Bleches (2) die Kühlrohre (3) angeschweißt sind.